基于ObjectARX的罗茨泵转子刨刀轨迹自动生成

　　分析罗茨泵转子的型线构成及刨削加工时对刀具形状及安装的要求。基于ObjectARX 软件设计了两种刨刀轨迹生成方法，即型线偏移法和型线的上切圆法。阐述两种方法的原理及特点，比较两种方法的适应性。最后，分析刀尖圆弧半径误差对型线加工精度的影响，并指出限制刀尖形状误差的必要性。

　　对牛头刨床或小型龙门刨床进行数控改造，用于罗茨泵转子曲面的刨削加工，该方法不仅可行，而且能显著节约成本，所以为大多数中小型真空设备生产企业所采用。数控改造的方式有多种，其中用工控机作为硬件平台，用高级语言编写控制程序易于实现，而且这种系统还具有加工精度高、操作方便等特点，因而应用较多。由于罗茨泵转子型线较长，通常包含多段圆弧及渐开线，当罗茨泵转子型线改变时，数控系统应根据设计的型线准确快速地生成刨刀轨迹的代码，然后由控制程序调入，进而进行刨削加工。因此，研究刨刀轨迹的自动生成方法具有一定的理论意义和实用价值。

1、罗茨泵转子型线构成及刨削加工特点

　　典型的罗茨泵转子截面如图1 所示，其型线在水平、竖直两个方向均对称。其中，AB、EF 是以O 为中心的两段圆弧，BC 是以O1为中心的圆弧，DE 是以O2为中心的圆弧，而CD 是一段渐开线，其基圆圆心为O。罗茨泵转子的刨削加工分两面进行，型线上BB'段要在刨床上完成加工。

图1 罗茨泵转子截面

　　刨刀应具有足够的强度和耐用度，以保证整条型线加工的连续性，因此刀尖应磨成半径约R1mm 的圆弧形。为保证转子的加工精度以及转型线的对称性，刨刀切削部分应基本对称，同时，刨刀必须垂直安装，并且在加工过程中不允许偏转。刀具插补运动应考虑刀尖圆弧半径，以刀尖圆弧的圆心轨迹为基准，刨削刀具插补运动如图2 所示。由于对刀必须以刀尖圆弧的最低点( 对刀点) 为基准，因此，刀具插补运动程序由对刀点的一系列位置坐标组成，即对刀点轨迹的完整描述。

图2 刨削刀具插补运动

2、刀具轨迹生成方法

　　在Visual C + + 6. 0 软件中，基于ObjectARX 编程产生ARX 文件，在AutoCAD 软件中加载ARX 文件，打开刀具轨迹生成界面，如图3 所示。点击“图形分析和编程”按钮，在AutoCAD 界面选择转子型线后，即可自动生成刀具轨迹，并保存为文本文件。

图3 刀具轨迹生成界面

结语

　　1) 罗茨泵转子的型线具有对称性，刨刀应垂直安装，采用圆弧形刀尖，切削部分基本对称。刀具插补以刀尖圆弧圆心为基准，加工代码为对刀点的轨迹。

　　2) 设计了两种刨刀轨迹生成方法: 基于型线偏移法和基于型线的上切圆法。阐述了两种方法的原理及特点，两种方法的适应性比较结果表明，基于型线的上切圆法更优。

　　3) 刀尖圆弧半径误差将导致型线的加工误差，在型线斜率较大的位置影响比较显著。因此，应限制刀尖的形状误差。